В рубрику "Приемники для цифрового телевидения" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Поэтому и цифровые приставки к аналоговым телевизорам должны оснащаться аналоговыми выходами. Существующие аналоговые или же аналогово-цифровые технические средства формирования ТВ-программ еще будут в течение ряда лет использоваться на телецентрах и при переходе на цифровые методы распространения программ. В этом случае выходной сигнал аппаратно-студийного комплекса (АСК) для дальнейшей передачи по соединительной линии к центру кодирования и мультиплексирования ТВ-программ преобразуется в цифровой SDI-сигнал.
В аналогово-цифровых ТВ-системах будут применяться как известные, так и вновь разрабатываемые перечни контролируемых параметров, методики и средства их измерений.
В первоначальный период развития цветного телевидения в нашей стране в качестве стандартов формирования, распространения, отображения и архивирования ТВ-программ был принят единый стандарт – SECAM 3Б. Архивные видеозаписи в стандарте SECAM до сих пор хранятся в ФГУ “Государственный фонд телевизионных и радиопрограмм”. Это обстоятельство позволяло применять единые методики измерений искажений ТВ-сигналов во всем телевизионном тракте, в том числе с использованием измерительных сигналов испытательных строк и телевизионных таблиц, а также для субъективной оценки качества воспроизводимого изображения.
В 90-х годах прошлого века все более широкое применение при формировании и архивировании ТВ-программ начали находить зарубежные профессиональные кассетные видеомагнитофоны, на которых записывались компонентные видеосигналы Y, Pr, Pb (например, в формате Betacam-SP) или же композитный сигнал PAL, в том числе по стандарту видеозаписи S-VHS. Стандарт SECAM при формировании и архивировании ТВ-программ перестал применяться. Наземное же распространение аналоговых ТВ-программ в нашей стране осуществлялось и осуществляется в стандарте SECAM в соответствии с ГОСТ 7845.
Для сопряжения аналоговых стандартов формирования и распространения ТВ-программ на выходе телецентров устанавливаются транскодеры PAL–SE-CAM или же кодеры SECAM (в случае компонентных сигналов). Для дополнительного же использования при формировании ТВ-программ архивных видеозаписей и внешних программ в стандарте SECAM необходимо обратное преобразование SECAM – PAL или же SECAM – Y, Pr, Pb. Кроме того, для улучшения качественных показателей преобразуемых видеосигналов целесообразно производить их оптимальную (по выбранному критерию) цифровую обработку. Поэтому профессиональные транскодеры должны быть многофункциональными и с цифровой обработкой видеосигналов.
Степень совершенства качественных показателей многофункциональных транскодеров во многом определяется способом разделения сигналов яркости и цветности при декодировании композитных видеосигналов, наличием гребенчатых фильтров и корректирующих устройств, предназначенных для уменьшения шумов и искажений видеосигнала, возникающих в предшествующих звеньях ТВ-тракта, в том числе и при многократных перезаписях видеосигнала.
Методы оптимизации трехмерной обработки видеосигналов в многозвенной ТВ-системе c несколькими источниками шумов и помех дискретизации (ТВ-камеры, видеомагнитофоны, транскодеры и т.д.) приведены в [1–9]. Требования к качественным показателям транскодеров PAL–SECAM и кодерам SECAM были установлены в [10, 11].
Первым отечественным многофункциональным профессиональным транскодером, разработанным под руководством автора во ВНИИ телевидения и радиовещания, был транскодер ТП-01 с цифровой обработкой видеосигнала. Затем на новой элементной базе были созданы усовершенствованные многофункциональные транскодеры ТП-03, МСТ-9500 и ВТ-04. Во всех транскодерах были предусмотрены: помехоустойчивая система синхронизации, высококачественный корректор временных искажений и синхронизатор; специальная схема вертикальной фильтрации; адаптивная фильтрация и система шумоподавления; двумерная аппертурная коррекция в канале яркости; коррекция цветовых переходов; регулировка задержки яркость-цветность по вертикали (до 6 строк) и горизонтали (до 2 мкс) и другие регулировки. Многие десятки названных приборов нашли широкое применение на телецентрах страны и получили высокую оценку специалистов.
В соответствии с Федеральной целевой программой “Развитие телерадиовещания в Российской Федерации на 2009– 2015 годы” в переходный период от аналогового к цифровому телевидению в разных регионах будут использоваться как традиционные аналоговые, так и новые цифровые стандарты формирования и распространения телевизионных программ.
Для сопряжения разных комбинаций аналоговых и/или цифровых стандартов формирования, распространения и архивирования ТВ-программ предназначен многофункциональный декодер-транскодер-синхронизатор BD-07 с адаптивной цифровой обработкой видеосигналов. Приборы BD-07 успешно работают в цифровых, аналогово-цифровых и аналоговых телецентрах, так как имеют цифровые (SDI) и необходимые аналоговые (PAL; SECAM; S-VHS; Y, Pr, Pb) входы и выходы. В частности, шесть таких приборов используются в ФГУ “Гостелерадиофонд” при преобразовании архивных видеозаписей из стандарта SECAM в цифровую форму (SDI). По результатам объективных измерений и субъективной оценки качества выходного изображения приборы BD-07 получили более высокую оценку по сравнению с зарубежными и отечественными преобразователями.
Для объективной и субъективной оценки параметров и качества технической базы производства телепродукции в ЗАО “ВНИИТР” разработан целый ряд оригинальных оптических телевизионных таблиц стандартной и высокой четкости (черно-белых и цветных), портативный цифровой генератор телевизионных испытательных сигналов DTG-35D и другие приборы. Подготовлена и утверждена необходимая нормативно-техническая документация, гармонизированная с международными рекомендациями, в частности с рекомендацией ITU-R BT. 1204 по методам измерений параметров цифрового оборудования с аналоговыми входами/выходами.
Универсальный портативный (масса около 2 кг) цифровой генератор телевизионных испытательных сигналов DTG-35D (рис. 1) формирует более 100 прецизионных испытательных сигналов для тестирования телевизионных вещательных систем, студий и видеооборудования в форматах SDI, PAL, SECAM, NTSC, RGB, YPrPb и не имеет отечественных аналогов. Генерируемые испытательные сигналы полностью соответствуют требованиям отечественных стандартов и международных рекомендаций ITU-R BT. 470-4, ITU-R BT. 601-5, ITU-R BT. 801-1, ANSI/SMPTE 259M.
Несколько десятков генераторов DTG-35 успешно используются на телецентрах страны, в научно-исследовательских институтах и высших учебных заведениях при проведении НИОКР и сертификационных испытаний, на производственных предприятиях при тестировании выпускаемой продукции (цифровые телевизионные приставки, мониторы и т.п.).
Генератор сертифицирован, внесен в Государственный реестр средств измерений под № 20646-00, допущен к применению в РФ, а также рекомендован к применению ГОСТ Р 52722-2007 и отраслевыми стандартами. Действие сертификата об утверждении типа средств измерений RU.C.35.002.A за № 9218/1 на прибор DTG-35 продлено Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии РФ до 1 июля 2016 года.
Разработанные ЗАО “ВНИИТР” методики и средства измерений параметров технической базы производства телерадиопродукции позволили успешно провести сертификацию и инспекционный контроль более 1300 телевизионных и радиокомпаний.
Для контроля параметров аналоговых трактов распространения и отображения ТВ-программ применяются стандартные измерительные сигналы и методы объективных измерений и субъективной оценки качества воспроизводимых изображений. В качестве средств измерений параметров аналоговых телевизионных трактов обычно используются отечественные измерительные приемники ТВИП-2М (ЗАО “ВНИИТР”), ПТВ-1И (ФГУП НИИТ) или же измерительные комплексы С-100, С-200, С-1000 (ООО “НТК “ИМОС”, ФГУП НИИТ), КИ – ТВМ (ООО “НПФ “НИИР-КОМ”).
При переходе на цифровое телевизионное вещание предполагается, что SDI-видеосигнал с вложенным звуковым сопровождением с выхода АСК (аналогового, аналогово-цифрового или цифрового) телецентра будет передаваться по соединительной линии в центр кодирования (по стандарту MPEG-4/AVC) и мультиплексирования ТВ-программ федерального или же регионального уровня. В кодере из SDI-видеосигнала предварительно выделяются звуковое сопровождение и сигналы Y, Pr, Pb, каждый из которых подвергается обработке и сжатию отдельно. Сжатые сигналы в каждом из нескольких (например, 8) кодеров объединяются в свой цифровой поток и затем подаются на вход мультиплексора, где объединяются в общий транспортный поток (мультиплекс), который затем передается по спутниковому, эфирному или же кабельному каналу связи, например, в стандартах DVB-S2, DVB-T2 и DVB-C2 соответственно. Прием цифровых ТВ-программ на бытовые аналоговые телевизоры осуществляется с использованием дополнительных специализированных приставок.
Измерительные сигналы, перечень контролируемых параметров, методы объективных измерений и субъективных оценок качества изображений в цифровых телевизионных системах имеют свои особенности и подробно описаны.
Так, например, подав испытательные сигналы от генератора DTG-35D на вход соответствующего кодера MPEG-2 или же MPEG-4/AVC, можно измерить параметры аналоговых сигналов SECAM, PAL, YPrPb, R, G, B на выходе цифровых телевизионных приставок (цифровых интегрированных приемников MPEG/DVB) по методикам, изложенным в [11, 12].
В ЗАО “ВНИИТР” много лет подряд по договору с ФГУП “Космическая связь” (ГПКС) эксплуатировалась эфирная аппаратная земной станции спутниковой связи телекомпании СТС с использованием кодеров сжатия по стандарту MPEG-2 и мультиплексирования четырех ТВ-программ. Для обеспечения вещательного качества воспроизводимых аналоговых видеосигналов, сравнимого с качеством композитных видеосигналов PAL или же SECAM на выходе аналогового АСК, скорость цифрового потока на одну ТВ-программу составляла 6–7 Мбит/с.
Проведенные нами измерения показали, что при снижении скорости цифрового потока на одну ТВ-программу с 15 до 6 Мбит/c субъективная оценка качества воспроизводимого изображения снижается, а испытательные сигналы от генератора DTG-35D не претерпевают изменений. При дальнейшем снижении скорости цифрового потока артефакты сжатия становятся настолько заметными, что в кодере оказывается целесообразным автоматически (или же вручную) уменьшить число элементов дискретизации по горизонтали с 720 до 544, а полосу частот цветоразностных сигналов уменьшить до 0,5 МГц и тем самым обеспечить качество изображения хотя бы на бытовом уровне. Это обстоятельство сразу же отражается на искажениях испытательных сигналов.
При тестировании устройств компрессии телевизионных сигналов на первый план выдвигаются субъективные испытания. Объективные же измерения с помощью испытательных сигналов важны для оценки предельно достижимых параметров кодера, в частности при передаче неподвижных изображений. Компромиссное решение проблемы применено фирмой Tektronix в анализаторе качества изображения PQA600, который учитывает особенности человеческого зрения и позволяет выполнять целый комплекс воспроизводимых объективных измерений различий параметров качества исходного и воспроизводимого изображений, близко соответствующих субъективному человеческому восприятию .
Для примера в таблице представлены результаты предварительных стендовых субъективных испытаний цифровых телевизионных систем с современными кодеками по стандартам MPEG-2 и MPEG-4/AVC .
Испытания проведены специалистами ЗАО “ВНИИТР”, ЗАО “МНИТИ” и ФГУП НИИР с 27 по 29 августа 2008 года в ЗАО “МНИТИ” в соответствии с рекомендацией ITU-R BT. 500-11 с применением шести рекомендованных международных видеопоследовательностей. В качестве устройств отображения телевизионных изображений использовались аналоговые кинескопные ТВ-приемники с цифровыми приставками, на выходе которых формировался аналоговый сигнал по стандарту PAL.
В настоящее время вопросы оптимизации параметров технических средств формирования, отображения и цифрового распространения ТВ-программ, в частности параметров цифрового потока первого мультиплекса, приобретают особую актуальность, так как должно быть выполнено принятое решение передавать в первом мультиплексе 8–9 ТВ-программ.
Если принять информационную скорость цифрового потока первого мультиплекса равной, например, 22,39 Мбит/c, то с учетом необходимости выделения ресурсов в транспортном потоке на передачу звукового сопровождения, телетекста с субтитрами и служебной информации на передачу видеоинформации одной ТВ-программы останется примерно 2–2,3 Мбит/c. В этом случае качество воспроизводимого изображения будет на грани допустимого (таблица), и особенно для спортивных передач.
Поэтому необходимо сравнивать кодеки различных производителей по результатам субъективных и объективных измерений качества изображения и выбирать из них наилучшие для комплектования центров кодирования и мультиплексирования ТВ-программ с учетом перехода на эфирное вещание в стандарте DVB-T2.
Важную роль играет определение возможности и целесообразности применения статистического мультиплексирования, распределение ресурса в транспортном потоке между разными каналами, включая составление согласованных расписаний их передач по информационной насыщенности т.п.
Литература
Опубликовано: -2011
Посещений: 13194
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Приемники для цифрового телевидения" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
